雙層小導管超前支護在隧道軟弱圍巖中的運用研究

摘? 要：超前小導管為基于新奧法的前提下創新的一種預支護方式，有著施工便捷、施工成本低的優勢，并且對設備沒有較高的要求，在隧道軟弱圍巖支護中有著廣泛的應用，起到的加固效果非常理想，并且操作簡單。因此，文章針對雙層小導管超前支護在隧道軟弱圍巖中的運用做出了進一步分析。

關鍵詞：雙層小導管;超前支護;隧道軟弱圍巖

Abstract： The advanced small conduit is an innovative pre-support means based on the NewAustrian TunnelingMethod （NATM）， so it has the advantages of convenient construction， low construction cost， and no higher requirements for equipment and is widely used in the support of weak surrounding rock of tunnel. The reinforcement effect is very ideal， and the operation is simple. Therefore， this paper makes a further analysis on the application of double-layer small conduit advance support in the weak surrounding rock of the tunnel.

在隧道施工中，如果需要從破碎的軟弱圍巖穿過，為了對施工的安全性以及穩定性給予保障，需要應用新奧法施工，但該項施工形式存在一定的復雜性，加之施工成本比較高，所以應用時存在困難。但是，利用超前小導管施工的形式，達到了更加理想的效果。超前小導管為基于新奧法的前提下創新的一種預支護方式，有著施工便捷、施工成本低的優勢，并且對設備沒有較高的要求，應用價值非常高。

1 工程概況

四川省九寨溝至綿陽高速公路水牛家隧道左洞長度為6069m，右洞長度為6058m，屬于特長隧道。因隧道出口為橋接隧，地勢陡峭，高差達到60余米，因此不具備進洞條件。考慮到現場實際情況，我標段采取斜井的方式進洞，負責該隧道出口段左洞3967m，右洞3936m施工任務。隧道圍巖由泥盆系中統三河口組炭質板巖及板巖組成，泥質膠結，巖體破碎，穩定性較差，其中四級圍巖占比43%，五級圍巖占比57%，施工時可見基巖裂隙滲水，多以滴流或線流形式出現，甚至出現大面積滲水、淋水的情況，該隧道累計共需穿越三條破碎帶，斷層破碎帶內巖體極破碎，為軟質巖，自穩能力差。根據目前已施工完成段落的圍巖進行分析，原設計對圍巖的判斷偏弱，實際圍巖狀態遠遠低于設計，因此給我們提出了更高的要求。目前剩余工程量中，隧道關鍵線路長仍有2580m，工期有效剩余時間僅剩22個月。因此時間緊、任務重、難度大、安全隱患多、不可控因素多，我們必須要改變傳統模式，提高工效、保證質量、確保安全、追求最大效益，所以加強探索合理的施工方式和工藝[1]顯得尤為重要。雙層小導管超前支護在本隧道五級圍巖中應用非常廣泛。

2 雙層小導管超前支護的基本原理

雙層小導管超前支護，具體來說便是在開挖隧道之前，將注漿小導管在隧道外輪廓四周以外插角10°至15°進行布置，之后注漿至圍巖當中，當第一層注漿固結圈形成之后，在外部根據30°至40°的外插角，插入注漿小導管，這樣第二層注漿加固圈構成，使得圍巖固結區的加固范圍有了很大的提升。之后，針對軟弱巖層存在的縫隙，借助水泥（有水時采用水泥水玻璃雙漿液）膠凝材料進行修補，將其注入縫隙當中，這樣能夠使松散的裂縫結構有所凝結，有一定的強度和防水性。對土體破碎、松散限制的改善有著理想的效果，可以使地層有更強的自穩能力，預防圍巖產生失穩以及塌陷的問題[2]。該方案適用于V級圍巖嚴重淺埋偏壓段、土質淺埋段和洞身大型斷層破碎帶等地段。針對此類特殊富水軟巖，在確保安全的前提下，相比較傳統工藝（洞內中管棚、帷幕注漿等），雙層小導管的成本更低、效率更高。

3 小導管超前支護的準備工作

在隧道開挖好之后，首先將掌子面立即初噴、封閉，并借助噴漿法的形式開展封閉作業，接著將輪廓面不斷的擴寬。此外，小導管的施工過程中，需要針對各個小導管的管口位置進行加強，焊上？椎6鋼筋加勁箍。在加工管尖部位時，要先切除缺口氧焊;在實施放樣作業的過程中，需要對隧道的輪廓進行綜合考量。結合隧道施工的導線，對網放樣實施精準控制，并對整體線路布局、淺埋洞口位置有充分的了解，結合仰坡坡度將一系列的準備工作進行完善。

4 雙層小導管超前支護施工分析

4.1 設計小導管

雙層小導管，需要利用熱軋無縫鋼管進行制作，小導管的外徑為？椎42mm，導管壁厚為4mm的鋼花管，具體長度為5m[3]。在小導管的管壁四周，需要依照15cm間距梅花形、鉆設？椎8mm壓漿孔，并且在管口預留1m止漿段，不設壓漿孔，鋼管前端呈尖錐狀。注漿孔和注漿孔的間距，要保障7.5cm的距離。借助小導管開展施工作業的過程中，陡傾斜角要保障為：第一層角度為10°-15°，第二層角為30°-40°。布設范圍為針對拱部對稱設計，斷面夾角為120°，小導管和小導管對于長度的搭接為1m，環向間隔，要有40cm的距離。其中，詳細的支護設計，如圖1所示。

4.2 超前小導管施工分析

將測量放樣工作完成之后，要結合標記好的鉆孔對鑿巖機進行應用，以便完成鉆孔作業。其中，要將小導管進行有效布設。在實際鉆孔當中，要結合梅花型實施布置工作，其中鉆孔的直徑一定要大于鋼管直徑20mm以上，同時在布置超前小導管時，要按照內外層開展，并且保持40cm的間隔距離。

4.3 超前小導管注漿施工分析

在開展鉆孔作業之前，要先利用噴射混凝土封閉掌子面，以免有漏漿的問題產生，之后才可以開展相應的測量布控工作，并在設計位點當中做好標記。鉆孔工作需要對風動鑿巖機進行應用，完成鉆孔作業時，要借助高壓風管以及掏勺對孔進行清理，可避免鉆孔出現堵塞情況。鋼管推送到孔的過程，需要利用人工的形式完成，借助錨固劑以及麻絲可以封堵好管口，將孔口閥旋緊，便完成好了注漿管路的連接工作[4]。

在相應的注漿作業開展之前，要先進行試運轉，通常要有20分鐘的時間進行試運，之后應用注漿泵壓水，對是否有漏水的問題進行查看，并實施相應的壓水試驗。為了對漿液的密實度給予保障，還要對巖石的縫隙進行沖洗，這樣可以使漿液通路有所擴大。注漿可以使用P.O42.5的水泥實施注漿作業，一般采用水灰比1：1，有水段落采用水泥水玻璃雙漿液。注漿應采用臥式攪拌機對其開展攪拌。進行注漿作業之前，還需要利用試驗明確好具體的注漿壓力，以及配合比參數。對于注漿的有效配置，還需要對巖石的縫隙以及擴散半徑給予考量，在施工現場確定好具體的配合比之后，要對配合比的合理性進行嚴格檢驗。配制砂漿時，為了對砂漿出現結塊問題進行預防，要控制好速度以及加料順序，隨時配、隨時取用。當注漿配制工作完成之后，將其在泵體當中注入，為了預防有堵塞管路以及泵體的情況，需要先針對漿液實施有效的過濾。

應用UB-3型注漿泵開展注漿工作，要先對孔進行清理，根據自上而下的順序，實施注漿操作。如果期間發生了跑漿或者串漿的情況，需要應用隔孔灌漿的方式[5]。

對于注漿工作的開展，需要對注漿壓力進行有效控制。壓力根據分級升壓方法實施有效把控，結合現場情況對注漿泵的壓力實施調節操作時，需要先將注漿泵啟動，在其正常運轉之后，將泵口閥門關閉。當注漿泵停止相應的運轉，轉動壓力調節旋鈕，這樣壓力便可以維持在油壓刻度上。因為在注漿當中，壓力會持續加大，所以會產生越來越大的泵壓，其中要對壓力的變化情況進行觀察，在壓力與設計壓力值相符之后，終壓超過20分鐘，注漿工作停止。這時要及時卸下注漿系統以及注漿混合器，使用清水對其進行清理，施工工作完成之后，針對漿液固結的情況以及滲透的情況要進行嚴格的開挖檢查，結合壓力將壓力漿量曲線進行詳細的分析，如果與設計要求不符，要開展后續的補漿作業。

5 結束語

總之，隧道軟弱圍巖的超前支護，屬于軟巖富水隧道施工當中非常關鍵的環節，在實際工作開展的過程中，會遇到很多的難題和問題，其中對于雙層小導管注漿支護方式的應用，因為其優勢特征非常突出，所以廣泛應用在隧道軟弱圍巖支護作業中。本項目施工水牛家隧道，通過炭質板巖等軟弱圍巖時采用雙層小導管超前支護，取得了不錯的效果。該項施工方式的成本比較低，效率較高，并且穩定性非常強。所以，對于雙層小導管注漿支護方式的應用，要在工程中不斷累積經驗，對其進行分析和探究，以便該項施工方式能夠發揮出更好的支護效果。

參考文獻：

[1]王超，劉勇.隧道軟弱圍巖中雙層小導管超前支護的施工技術[J].中國新技術新產品，2019（08）：97-98.

[2]李曉斌.雙層小導管超前支護在隧道進洞施工中的應用[J].科技創新與應用，2019（06）：157-158.

[3]高文韜.雙層超前小導管在中短隧道單向出洞施工中的應用[J].城市道橋與防洪，2017（06）：223-224+257+26.

[4]李琳琳.隧道軟弱圍巖中雙層小導管超前支護的施工技術[J].城市道橋與防洪，2017（05）：230-232+21.

[5]李文杰，郭永建.雙層小導管超前支護在隧道軟弱圍巖中的應用[J].中國水運（下半月），2016，16（01）：232-233+199.